B细胞的发育
B淋巴细胞的发育分化(共24张PPT)
抗原非依赖期
原
(1) immature B cell与多价的自身抗原结合后，被克隆清除(clonal deletion)，导致细胞程序性死亡(apoptosis)。
抗原依赖期
1、(原)祖B细胞（pro-B）阶段：
Clotting factors
Serum or Plasma多能干细胞 pro-B pre-B 不成熟 B 成熟B
↑
合成和分泌免疫球蛋白， 表达PC-1，而mIg、
MHCⅡ类抗原、CD19、
CD20、CD21等消失
B细胞的选择：
• 与自身抗原结合：
(1) immature B cell与多价的自身抗原结合后， 被克隆清除(clonal deletion)，导致细胞程序性死
亡(apoptosis)。
(2) immature B cell与可溶的(低价)自身抗原结合 后，迁移到外周，产生无反应的B cell。
• 在淋巴结中占淋巴细胞的25% • 在脾脏中为淋巴细胞的50%
• 骨髓中淋巴细胞主要为B细胞 • 胸腺中B淋巴细胞含量较少（<1%）
B淋巴细胞的发育
鸟类的法氏囊(bursa of fabricius)是B细胞分化的场所。 哺乳动物在胚胎早期，B细胞分化的最早部位是卵黄 囊，此后在脾和骨髓，出生后则在骨髓内分化成熟。
B 细胞的分化和发育过程
NeutroBph细ils 胞的分化过程可分为两个阶段
3、不成熟(Immature)B细胞阶段：
鸟类的•法非氏囊抗(bur原sa o依f fab赖riciu期s)是：B细在胞分中化的枢场所免。 疫器官中进行，与抗原刺激无关
→
Many others质细胞有关）
(1) immature B cell与多价的自身抗原结合后，被克隆清除(clonal deletion)，导致细胞程序性死亡(apoptosis)。
B细胞发育
通常B细胞受来自集合淋巴结（peyer’s patches，PP，派尔淋巴集结，潘氏结） 的抗原刺激后，可再回归肠产生高亲和性 特异性抗体。而存在于固有层的CD5+B1 细胞，可接受肠道内抗原刺激产生低亲和 性抗体，以防御外来微生物的入侵，故肠 道内可有1类B细胞发挥抗感染免疫作用。
B-Cell Generation,Activation, and Differentiation
报告人：方芳
B细胞
哺乳动物的B细胞在胚胎早期系在胚肝， 晚期至出生后则在骨髓内分化成熟，成熟 B细胞可定居于周围淋巴组织，如淋巴结 的皮质区和脾的红髓及白髓的淋巴小结内。
B细胞是体内唯一能产生抗体的细胞。
B细胞的膜表面分子
B细胞表面有多种膜表 面分子，籍以识别抗原、 与免疫细胞和免疫分子 相互作用， 也是分离 和鉴别B细胞的重要依 据。B细胞表面分子主 要有白细胞分化抗原、 MHC以及多种膜表面 受体
(一)CD抗原
应用某些B细胞CD抗原 (lusterofdifferentiation , 分化抗原)相应的 单克隆抗体可鉴定和检测B细胞的数量、 比例、不同的分化阶段和功能状态。
(一） B1细胞对TI-1抗原的免疫应答
TI-1抗原常被称为B细胞丝裂原 高浓度的TI-1抗原可诱导多个B细胞克隆增
殖和分化 低浓度TI-1抗原只能激活有相应BCR的B细
胞克隆 B细胞对TI-1抗原的应答在机体抵御某些胞
外病原体感染中发挥重要作用，且比TD抗 原的应答发生早 TI-1抗原单独不足以诱导Ig类别转换、抗原 亲和力成熟及记忆B细胞形成。
人体免疫系统中的B细胞发育
人体免疫系统中的B细胞发育与功能人体免疫系统是人体的一道重要防线，可以帮助我们抵御各种病原体的入侵，保护我们的身体免受疾病的侵害。
而在人体免疫系统中，B细胞是起着非常重要的作用。
B细胞是一种重要的免疫细胞，可以分泌抗体，对身体内部和外部的病原体进行防御。
在B细胞的发育过程中，有许多重要的环节和机制，下面我们就来详细了解一下B细胞的发育与功能。
一、B细胞的来源B细胞最初的来源是骨髓细胞，也称为原始B细胞。
在骨髓中，原始B细胞经过一系列的分化和发育，最终形成成熟的B细胞，并进入到循环系统中。
此外，在某些情况下，B细胞也可以从其他淋巴组织，如脾脏和淋巴结，发展出来。
二、B细胞的活化B细胞的发育需要受到许多因素的调控和控制，其中最为重要的因素之一是细胞激活。
在免疫系统中，B细胞可以通过抗原的作用，受到细胞激活的刺激，进而开始产生抗体。
具体而言，B 细胞的抗体产生需要经历以下步骤：1. 抗原结合：外来抗原与B细胞表面特异性的抗体结合，并激活B细胞。
2. 细胞活化：激活的B细胞进入快速分裂状态，形成许多克隆细胞。
3. 抗体产生：分裂的B细胞分化为浆细胞和记忆B细胞。
浆细胞可以大量产生抗体，而记忆B细胞则可以快速产生抗体，针对同一抗原进行反应。
三、B细胞的防御功能B细胞的主要功能是产生抗体，达到免疫防御的效果。
抗体是一种特殊的蛋白质，可以识别和结合病原体，并激活其他免疫细胞，对其进行攻击和清除。
在人体的免疫系统中，B细胞对身体内部和外部的病原体起着重要的防御作用。
具体来说，B细胞可以通过抗体的作用，对以下病原体进行防御：1. 病毒：病毒是一种小型侵入细胞的病原体，非常难以直接被免疫系统清除。
但是，B细胞可以产生抗体，与病毒进行结合并促使病毒被其他免疫细胞清除。
2. 细菌：细菌是常见的病原体，会导致各种感染疾病。
B细胞可以产生针对细菌抗原的抗体，并通过激活其他免疫细胞清除细菌。
3. 寄生虫：寄生虫是一种在体内寄生的病原体，除了直接对其进行攻击外，B细胞还可以产生抗体，与寄生虫进行结合，促使其被其他免疫细胞杀死。
B细胞的发育
类似的过程也可发生于周围淋巴器官的生发中心，高频突变有可能使B细 胞丧失对原来所识别抗原的亲和性，甚至形成自身反应性细胞，借助Ig基 因二次重排可修正这类错误，称为受体修正。
一、Ig基因重排
BCR及抗体分子分别是模型和分泌型Ig，Ig在基因组中以基因簇（gene
clusters）的特殊形式存在。在B细胞发育过程中，Ig基因V(D)J基因片段重
排。Ig由重链和轻链组成，编码人重链、λ轻链、κ轻链的基因分别位于第
14、22、2号染色体上
Ig胚系基因中VDJ片段的两端为重排信号序列，来自不同种属的基因重排 信号序列具有高度保守性。重组活化基因RAG-1、RAG-2的表达是Ig和 TCR基因重排的必要条件之一。
Ig类别转换（class switching）
成熟B细胞在识别外来抗原后在Th细胞的帮助下开始活化、扩增，所产生 的B淋巴⺟细胞一部分分化为分泌IgM抗体的浆细胞，其他细胞则在Th细胞 及其分泌的细胞因子诱导下对IgH基因C区编码序列进行重排，在不改变抗 原特异性情况下，将恒定区置换为其他类别，如IgG、IgA、IgE，称为类别 转换
体细胞高频突变特点：
1、发生在次级淋巴滤泡中心，需有抗原刺激，需T细胞参与
2、突变频率很高
3、突变只发生于重排过的V基因
4、突变的类型主要是点突变，偶⻅缺失、插入等方式
5、突变是逐步引入且会积累，通过抗原选择逐步达到亲和力成熟。
抗原受体编辑（receptor editing）或修正（receptor revision）
B淋巴细胞
( B lymphoctye )
王小洁
B细胞在骨髓内的发育成熟
——骨髓微环境 ——B细胞成熟的分期 ——未成熟自身反应性B细胞的阴性选择 ——Ig基因重排 ——Ig多样性产生机制
B淋巴细胞抗原受体与辅助分子
——B细胞抗原受体复合物 ——B细胞辅助分子
B细胞亚群 B细胞功能
阴性选择（骨髓）
未成熟 B(IgM)+自身抗原 克隆清除或无能 自身耐受
抗原依赖期（外周淋巴器官） 成熟B+抗原活化增殖在生发中心发育浆细胞和记忆B 体细胞高频突变（生发中心） 活化B增殖 BCR可变区体细胞超突变 突变 B 与 FDC表面 抗原高亲和力结合 选择存活 导致 BCR及抗体亲和力成 熟，抗体类型转换，产生浆细胞和记忆B。
1976年，Tonegawa揭示免疫球蛋白基因结构和 重排的理论；
He won the Nobel Prize for Physiology or Medicine in 1987 for "his discovery of the genetic principle for generation of antibody diversity."
（三）轻链的结构
V
CDR1 轻链 CDR2 CDR3
C
轻链基因 V J C
V：人V基因片段为40个，根据同源性可分7个家族，编码195aa，包括CDR1、CDR2和部分CDR3 J：人J基因片段为5个，编码96-108aa, 包括部分CDR3和第4
个骨架区
C：人C基因片段为1个，编码109-214aa
IgH 基因片段的组合 V ×D × J IgH/Igκ(Igλ) Imprecise Joining Nucleotide Addition Potential Variation Somatic hypermutation Igκ Igλ
B细胞发育
A、重组活化基因1/2
（recombination activation gene 1 and 2, RAG1/2）
L V1 V2 V3 V4 V5 Vn
J1 J2 J3 J4 J5 J6 C区
RAG1/
L2 V1 V2
RAG1/
J4 J5 J26 C区
连接酶
L V1 V2 J4 J5 J6
B、末端脱氧核苷酸转移酶 （terminal deoxynucleotidyl transferase,TdT）
Ig类别转换（class switch）：
抗原激活B细胞后，膜上及分泌的Ig类别会由IgM转成 IgG、A、E其它类别，但V区不变；
影响因素：
抗原性质：可溶性蛋白：IgG 多糖类抗原：IgM 蠕虫：IgE
CD40-CD40L：激活NFB，诱导类别转换 抗原免疫途径：口服：IgA；皮内、皮下：IgG
４、Ｂ１细胞的功能
功能还不完全清楚 ，一般认为有三方面。
１、产生抗细菌抗体
抗感染免疫
２、产生多反应性自身抗体 清除变性的自身抗原
３、产生致病性自身抗体 介导自身免疫性损伤
参与非特异免疫
5、Ｂ１细胞抗体应答的特点
１、可通过表面抗原受体直接与多糖抗原交联结合而 被激活，ＩＬ－５等细胞因子可作为活化第二信号。
B、细胞因子
IL-11和SCF是造血干细胞向未定向祖 B细胞分化所必需的细胞因子。
IL-7是祖B细胞（pro B)和前B细胞 （pre B)的生长因子。
Kee发现，IL-11+IL-7+SCF三种细 胞因子在无基质细胞的条件下，即可 诱导干细胞分化为浆细胞。
二、B细胞在外周淋巴器官中的分化发 育过程
第9章 B 细胞
第九章B淋巴细胞B淋巴细胞（B lymphocyte）简称B细胞，由哺乳动物骨髓或鸟类法氏囊中的淋巴样干细胞分化发育而来。
成熟B细胞主要定居于外周淋巴器官的淋巴小结内。
B细胞约占外周淋巴细胞总数的20%。
B细胞表面的多种膜分子在B细胞的分化和功能执行中有重要作用。
B细胞不仅能通过产生抗体发挥特异性体液免疫功能，也是重要的抗原提呈细胞。
第一节B细胞的分化发育哺乳动物的B细胞是在中枢免疫器官——骨髓中发育成熟的。
骨髓中髓质基质细胞表达的细胞因子和黏附分子是诱导B细胞发育的必要条件。
B细胞在中枢免疫器官中的分化发育过程中发生的主要事件是功能性B细胞（抗原）受体（B cell receptor, BCR）的表达和自身免疫耐受的形成。
（一）BCR的基因结构及其重排BCR是表达于B细胞表面的免疫球蛋白，即膜型免疫球蛋白(membrane immunoglobulin, mIg)。
B细胞通过BCR识别抗原，接受抗原刺激，启动体液免疫应答。
编码BCR的基因在胚系阶段以分隔的、数量众多的基因片段（gene segment）的形式存在。
在B细胞的分化发育过程中，这些基因片段发生重排（rearrangement）和组合，从而产生数量巨大、能识别特异性抗原的BCR。
TCR和BCR的基因结构以及发生重排的机制十分相似，本节以BCR为例简述其基因结构和重排特征。
1．BCR的胚系基因结构Ig轻链和重链基因位于不同的染色体上。
人重链基因位于第14号染色体长臂，由编码可变区的V基因片段（variable gene segment）、D基因片段（diversity gene segment）和J基因片段（joining gene segment）以及编码恒定区的C基因片段组成。
人轻链基因分为κ基因和λ基因，分别定位于第2号染色体长臂和第22号染色体短臂。
轻链V区基因只有V、J基因片段。
轻重链每种基因片段是以多拷贝的形式存在，其中编码重链V区的V H、D H和J H的基因片段数分别为40、25和6个；编码κ轻链V区的Vκ和Jκ基因片段数分别为40和5个，编码λ轻链V区的Vλ和Jλ基因片段数分别为30和4个；重链C基因片段有9个，其排列顺序是5’-Cμ-Cδ-Cγ3-Cγ1-Cα1-Cγ2-Cγ4-Cε-Cα2-3’（见图9-1）。
B细胞发育
占生发中心的５％，是抗原特异性的，通过直接 接触和分泌细胞因子作用与Ｂ细胞，并发生类别转换。
SUCCESS
活化B细胞
sIgM+ sIgD+
记忆B细胞
sIgG+sIgA+
浆细胞 胞浆Ig
B细胞在中枢免疫器官的分化发育过程
B细胞在骨髓（胎肝或脾）的发 育也同样经历阳性选择和阴性选择，通 过这两次选择大约75%的B细胞经历凋亡 过程。只有少量经历功能性免疫球蛋白 基因重排的B细胞进入外周淋巴器官。
（1）原B细胞（pro B）
JH
Cμ
编码完整轻链
BCR
这个阶段的B细胞表面最早表达sIgM分子。 此时若受到抗原的刺激，易致膜受体交联而产生 负信号，使B细胞不能进一步分化成熟。这可能是 自身反应性B细胞克隆发生流产，形成B细胞耐受 性的机制之一。即B细胞的阴性选择.
（4）成熟B细胞
重链出 现类别 转换
轻链
VH DH JH Cμ
接受抗原刺激后的活化B细胞，大量 增殖，并经历体细胞突变、亲和力成熟和 Ig同型转换等过程。
A、B细胞对TI- Ag的应答在外周淋巴细胞 的胸腺依赖区，产生IgM。
Ag
B细胞活化
IgM
IL-5
副皮质区
B、B细胞对TD-Ag的应答
初次应答：在胸腺依赖区
Ag B细胞活化、增殖、分化 浆细胞
少）
IgM （亲和力低；量
A、重组活化基因1/2（重链和轻链重排时表达） （recombination activation gene 1 and 2,RAG1/2） B、末端脱氧核苷酸转移酶（重链重排时表达） （terminal deoxynucleotidyl transferase,TdT） C、E2A
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B细胞的发育
鸟类的法氏囊是B细胞分化的场所。
哺乳类动物在胚胎早期，B细胞分化的最早部位是卵黄囊，此后在脾和骨髓，出生后则在骨髓内分化成熟。
B细胞分化过程可分为二个阶段，即抗原非依赖期和抗原依赖期。
在抗原非依赖期，B细胞分化与抗原刺激无关，主要在中枢免疫器官内进行。
而抗原依赖期是指成熟B细胞受抗原刺激后，可继续分化为合成和分泌抗体的浆细胞阶段，主要在周围免疫器官内进行。
（一）骨髓微环境
早期B细胞的增殖与分化，其发生是与骨髓造血微环境（hemopoietic inducti ve microenviroment,HIM）密切相关。
HIM是由造血细胞以外的基质细胞（stroma cell）及其分泌的细胞因子和细胞外基质（extracellular matrix,ECM）组成。
基质细胞可包括巨噬细胞、血管内皮细胞、纤维母细胞、前脂肪细胞、脂肪细胞等。
由间质细胞分泌的纤粘连蛋白、胶原蛋白及层粘连蛋白等形成细胞外基质，此外还可合成和分泌众多的细胞因子。
HIM的作用主要是通过细胞因子可调节造血细胞的增殖与分化，通过粘附分子可使造血细胞与间质细胞相互直接接触，有利于造血细胞的定位和成熟细胞的迁出（表8-12，图8-5）。
表8-12 骨髓微环境与造血干细胞的相互作用
基质细胞相互作用的媒介分子细胞外基质细胞因子
纤维母细胞纤粘连蛋白SCF
巨噬细胞层粘连蛋白G-CSF
内皮细胞胶原蛋白等M-CSF
前脂肪细胞GM-CSF
脂肪细胞IL-4
IL-6
IL-7
TGF-β
图8-5 骨髓基质细胞与造血干细胞相互作用示意图
（二）B细胞在骨髓内的发育
B细胞与其它血细胞一样，也是由骨髓内多能干细胞分化而来。
过去曾认为T和B细胞可能来自共同的淋巴样干细胞，但迄今对基分化途径、分化部位以及其特异的表面标志尚未明确，有待进一步研究。
已证明，B细胞在骨髓内的发育，可经过祖B细胞（pro-B）、前B细胞（pre-B）、不成熟B细胞（immatureB）及成熟B细胞（mature）几个阶段。
成熟B细胞释放至周围淋巴组织，构成B细胞库，在此阶段经抗原刺激后，可继续分化为合成和分汔抗体的浆细胞，即抗原依赖的分化阶段。
B细胞在骨髓内分化各阶段的主要变化为免疫球蛋白基因的重排和膜表面标志的表达。
B细胞在发育分化过程中，同样也经历选择作用，以除去非功能性基因重排B细胞和自身反应性B细胞，形成周围成熟的B细胞库（表8-13，图8-13）。
表8-13 B细胞分化特征
Pro-B Pre-B 不成熟B 成熟B PC
抗原依赖－－+ + －
基质细胞依赖（配体？）+ + －－－
H链V基质重排－DJ→VDJ VDJ VDJ －
H链蛋白μ- μ+μ+μ+δ++
L链蛋白k-λ- k-λ- K+或λ+K+或λ++
Vpre-B/γ5蛋白+ + ±+ －
SIgM －－+ + －
SIgD －－－+ －
thy-1 + －－－－
B220 + + + + －
Tdt + －－－－
mb-1(CD79a) + + + + －
B29(CD79b) －+ + + －
CD19 + + + + －
CD21 －+ + + －
PCA-1 －－－－+
图8-6 pre-B受体（μ-SLC）与B细胞抗原受体机能
1．祖B细胞这种发育早期的B细胞，发生在人胚胎约第9周开始，小鼠约第14天开始。
尚未表达B细胞系的特异表面标志，也未发生lg基因重排，仍处于胚系基因（germline）阶段。
但祖B细胞的晚期可出现B系特异标志，Thy-1+、Tdt+、B200 +、mb-1+等分子。
2．前B细胞是由祖B细胞分化而来，约占成人骨髓有核细胞的5%。
前B细胞能检出的最早标志是lg重链基因重排，随后在胞浆中可检测出IgM的重链分子，即μ链。
但无轻链基因重排，因此也无膜Ig表达。
图8-7 B细胞分化膜式图
但近年在小鼠前 B细胞株中，克隆出二个前B细胞特有的基因，并与Cγ与Vγ同源，分别命名为λ5和Vpre-B基因，在人也证明前B细胞中存在此种基因。
它们编码的蛋白Vpre-B和λ5可非共价结合，形成伪轻链（pseudo L chain,Фl）或替代轻链（surrogate L chain）。
此伪L链可与μ链结合形成μ重链与伪L链复合体，并表达于前B细胞膜上构成其受体，与信号传导有关，对前B细胞的进一步分化具有重要作用。
此阶段还表达MHCⅡ、Tdt、CD19、CD10、CD20和CD24等分化抗原。
其中CD19、CD20、和CD22在胞浆中的出现均早于μ链。
前B细胞对抗原无应答能力，不表现免疫功能。
3．不成熟B细胞此阶段发生L链基因重排，故可组成完整的IgM分子，并表达于膜表面（IgM），可称为Bμ细胞。
此种细胞如与抗原结合，易使膜受体交联，产生负信号，使B细胞处于受抑状态，不能继续分化为成熟B细胞。
这种作用可能是使自身反应B细胞克隆发生流产，是形成B细胞自身耐受的机制之一。
不成熟B细胞开始丧失Tdt和CD10，但可表达CD22、CD21及FcR。
同时CD19、CD2 0以及MHCⅡ类分子表达量增加。
4．成熟B细胞随着B细胞的进一步分化，可发育为成熟B细胞，并离开骨髓进入周围免疫器官。
此时膜表面可同时表达sIgM和sIgD,但其V区相同，而C区不同，故其识别抗原特异性是相同的。
成熟B细胞可发生于一系列膜分子变化，可表达其它多种膜标志分子，如丝裂原受体、补体受体、Fc受体、细胞因子受体，病毒受体以及一些其它分化抗原等。
5．浆细胞（PC）成熟B细胞可在周围淋巴器巴接受抗原刺激，在TH细胞及抗原呈递细胞的协助下，及其产生的细胞因子作用下可使B细胞活化，增殖并分化为
合成和分泌抗体的浆细胞。
此阶段B细胞可逐渐丢失一些膜分子如CD19和CD22等。
并可发生Ig的类别转换，从产生IgM转换为产生Igg 、IgA或IgE的B细胞。
在此期分化过程中，有部分B细胞可恢复为小淋巴细胞，并停止增殖和分化，S IgD可消失，且寿命长，可生存数月至数年。
当再次与同抗原相接触时易于活化和分化，故称此种细胞记忆B细胞，与机体的再次免疫应答相关。
当成熟B细胞分化为浆细胞时，B细胞表面的部分标志消失，并出现一些新的浆细胞特有标志，如浆细胞抗原-1（PCA-1）等分子。
一种浆细胞只能产生一种类别的Ig分子，并且丧失产生其它类别的能力。
浆细胞寿命长较短，其生存期仅数日，随后即死亡。